Una descrizione completa del funzionamento
della televisione digitale sarebbe troppo complessa per la rubrica Chiedi
all’esperto e richiederebbe molte pagine di spiegazioni. Mi limiterò
quindi ad esporre brevemente solo i principi fondamentali.
Codifica
digitale dei segnali
di rappresentare un segnale (ovvero una grandezza variabile nel tempo) come
una sequenza di numeri è conosciuta fino dagli anni ’40, anche se
solo recentemente ha trovato applicazione nel campo delle apparecchiature
per uso domestico. Il più comune fra gli apparecchi di uso quotidiano
che fanno riferimento a queste tecniche è il riproduttore di CD.
Per codificare
in forma numerica (digitale) un segnale acustico occorre “campionarlo”
(ovvero misurare il suo valore in un dato istante) a intervalli regolari
e quindi esprimere il valore della misura mediante un numero. La sequenza
di numeri che si ottiene è la rappresentazione numerica del segnale
originale e può essere registrata, trasmessa, duplicata usando
le stesse tecniche che stanno alla base della memorizzazione e trasmissione
dei dati digitali.
Analogamente
si può codificare un’immagine: occorrerà prima suddividerla
in un appropriato numero di punti (detti pixel), ed attribuire
a ciascuno una codifica numerica del colore; cosa che generalmente si
fa indicando tre valori numerici che rappresentano le intensità
di ciascuna componente del colore (Rosso, Verde, Blu). Ad esempio un immagine
che compare sullo schermo di un normale computer può essere rappresentata
mediante 480.000 terne di numeri (una suddivisione tipica dello schermo
è in 800×600 pixel).
in movimento, poi, è rappresentata mediante una successione di
immagini fisse, solitamente 25 al secondo.
Per ottenere
un segnale televisivo, a questo punto, è sufficiente mettere insieme
la codifica delle immagini in movimento con due canali audio (per ottenere
l’effetto stereofonico), anch’essi codificati in forma numerica.
Compressione
dei dati
come codificare un segnale televisivo dobbiamo preoccuparci di un dettaglio
che ci consenta di utilizzare effettivamente queste tecniche a costi ragionevoli.
Per fare
ciò occorre limitare la quantità di dati che è necessario
trasmettere; infatti utilizzando le semplici tecniche di codifica descritte
sopra, la quantità di dati da trasmettere sarebbe tale da non essere
praticamente utilizzabile (circa 1 Gbit/s). Sono state quindi sviluppate
tecniche di compressione dei dati e di modulazione dei segnali che consentono
di ridurre la quantità di dati ad una valore ragionevole (anche
se piuttosto elevato per gli standard attuali: 20 Mbits/s) e di trasmetterli
su un canale di 6 MHz di larghezza di banda (paragonabile alla larghezza
di banda di un canale televisivo analogico).
Trasmissione
dei segnali in forma numerica
consiste nella trasmissione dei segnali televisivi in modo che possano raggiungere
il destinatario.
Anche per
la televisione digitale sono previsti tre canali: diffusione via cavo,
diffusione via trasmissione radio terrestre e diffusione via satellite.
Indipendentemente
dal mezzo usato, è principalmente nella fase di trasmissione che
si evidenzia la superiorità delle trasmissioni digitali rispetto
a quelle tradizionali analogiche. Queste ultime, infatti, sono inevitabilmente
affette da degradazioni del segnale che si traducono in una perdita di
qualità della trasmissione ricevuta. Ciò non accade per
la trasmissione di segnali in forma digitale, per i quali è possibile
garantire che il segnale ricevuto sia identico a quello trasmesso.
Standard
televisivi
stato indispensabile che le maggiori ditte produttrici si accordassero intorno
ad uno standard ben definito per la codifica e la trasmissione dei segnali
in modo che fosse possibile dare una forma commerciale ai prodotti (sia
i sistemi di produzione delle trasmissioni, che gli apparecchi di ricezione).
Gli standard
che sono nati sono due (uno Europeo (DVB) ed uno Statunitense (DVD) molto
simili, ma non compatibili fra loro).
La televisione
digitale
di televisione digitale attualmente esistenti prevedono sostanzialmente
due tipi di trasmissione: SDTV (Standard Definition Television) che supporta
trasmissioni di qualità comparabile a quelle normali analogiche ed
HDTV (High Definition Television) che offre trasmissioni di qualità
audio e video assai superiore a quelle attuali. Per entrare on po’ più
nel dettaglio tecnico descrivo brevemente un sistema per la trasmissione
HDTV.
vede in figura:
Un sistema
di trasmissione DTV consiste di tre blocchi distinti:
- sistema
video (Video Subsystem) - sistema
di trasporto (Service Multiplex and Transport) - sistema
di trasmissione (RF/Transmission System)
video ha lo scopo di codificare i segnali audio e video e di effettuare
la compressione dei dati. Gli standard utilizzati sono MPEG-2 per la parte
video ed AC-3 per la parte audio.
Il sistema
di trasporto ha lo scopo di organizzare le sequenze di dati (video,
audio ed ausiliarie) e “mescolarle” in modo da trasformarle in un’unica
sequenza di “pacchetti” di dati adatta per la trasmissione.
di trasmissione ha la funzione di aggiungere ai pacchetti di dati
le informazioni necessarie alla trasmissione (ad esempio i codici di controllo
e correzione degli errori) e di modulare il segnale portante. Solo quest’ultima
parte (ovvero la generazione del segnale di trasmissione) si differenza
a seconda del mezzo trasmissivo usato.